2021 Fiscal Year Annual Research Report
抗体生産細胞のリアルタイム品質評価における 画像解析技術の開発
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21J22850
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
久田 拓海 名古屋大学, 創薬科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2024-03-31
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| Keywords | 品質評価 / 抗体生産細胞 / 画像解析 / 細胞形態解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、細胞の形態解析による品質評価技術を発展させ形態変化の少ない浮遊系細胞にも応用することで、抗体医薬品製造で求められている細胞品質低下のリアルタイムな検出系を実現することである。これまで接着系細胞に対して開発されてきた形態解析による細胞品質評価技術を、製造現場で求められるニーズを満たす新しい応用事例・製造現場のニーズまで引き上げる技術開発研究である。
本年度は、生産現場で起こりうる性能変化を模倣した細胞株ライブラリーの構築は出来なかったが、安定したデータ取得方法の確立や次年度以降必要となるデータ解析能力の習得を行った。これまで使用していた顕微鏡からより高速に撮影できる顕微鏡に移行し、安定して画像取得できる手法の確立に注力した。浮遊系細胞は厚みがあることから安定してピントの合った画像を得ることが困難なため、新たに蛍光画像を利用する手法を導入し、その手法が有効な時間や細胞濃度などの実験条件を検証した。
また、共同研究においてシングルセルレベルでのRNA-seqデータ解析に注力した。遺伝子解析における様々な工程のデータを精査した経験から、形態変化の生物学的機構の解明のためのゲノム解析能力を習得できたと考える。また、シングルセルレベルでのデータ解析の経験から、細胞集団のヘテロ性解析への応用が期待できる。
現在は、細胞株ライブラリーの構築および性能評価とともに、ヘテロ性評価のアルゴリズム開発に注力し、論文化への準備を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
細胞の形態解析による品質評価技術を浮遊系細胞に応用させるため、これまでに画像取得プロトコルの再検討と新規特徴量の開発を行ってきた。細胞の代謝経路に作用する化合物を添加した結果、浮遊系細胞におけるわずかな品質変化を細胞画像から検出できることが示されてきた。更に、検出感度を向上させるために新規の画像解析プログラムおよび特徴量を開発した。昨年度は、細胞画像を安定して取得する方法の確立に注力した。検出できる範囲を検討するために、生産現場で起こりうる性能変化を模倣した細胞株ライブラリーの構築を行う予定であったが、本年度に行うこととなった。ゲノム編集技術及びゲノムシャッフリング技術を使用し、抗体医薬品製造において検出が求められる遺伝子変異を模倣した細胞株を数十株作製する。作製した細胞株はそれぞれ培地上清成分を測定することで細胞品質の変化を確認する。また、確立したプロトコルを実行して培養中の細胞画像を取得、開発した新規特徴量を含む形態解析を行うことで細胞形態の変化を確認する。最後に、取得した細胞品質と形態のデータをプロファイリングすることにより、それぞれの遺伝子変異の検出感度を評価する。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、細胞株ライブラリーの構築および性能評価とともに、ヘテロ性評価のアルゴリズム開発に注力し、論文化への準備を進める。細胞の形態解析による品質評価技術を浮遊系細胞に応用させるため、2020年度までに、画像取得プロトコルの再検討と新規特徴量の開発を行ってきた。本年度において、細胞画像を安定して取得する方法および開発した新規特徴量の有効性立証を行う。更に、ゲノム編集技術及びゲノムシャッフリング技術を使用し、抗体医薬品製造において検出が求められる遺伝子変異を模倣した細胞株を数十株作製する。作製した細胞株はそれぞれ培地上清成分を測定することで細胞品質の変化を確認する。また、確立したプロトコルを実行して培養中の細胞画像を取得、開発した新規特徴量を含む形態解析を行うことで細胞形態の変化を確認する。最後に、取得した細胞品質と形態のデータをプロファイリングすることにより、それぞれの遺伝子変異の検出感度を評価する。
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